一步步解读MOS管加电阻的原理（超多原理图、分析图）

一直以来，MOS管都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将详细解读MOS管加电阻的原理，可谓全网最全，详细内容请看下文。

一、MOS管的构造

MOS管的构造是在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的 N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(Si02)绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。这就构成了一个N沟道(NPN 型)增强型MOS管。它的栅极和其它电极间是绝缘的。

同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道(PNP型)增强型MOS管。图1-1所示(a )、(b)分别是P沟道MOS管道结构图和代表符号。

2、MOS 管的工作原理：

从图1-2-(a)可以看出，增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压VGS=0 时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道(没有电流流过)，所以这时漏极电流ID=0。此时若在栅-源极间加上正向电压，图 1-2-(b)所示，即VGS>0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场，由于氧化物层是绝缘的，栅极所加电压 VGS无法形成电流，氧化物层的两边就形成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电，并形成一个电场，随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道，当VGS大于管子的开启电压VT(一般约为2V)时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID，我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，一般用VT表示。控制栅极电压VGS的大小改变了电场的强弱，就可以达到控制漏极电流 ID的大小的目的，这也是MOS管用电场来控制电流的一个重要特点，所以也称之为场效应管。

二、详细分析、解读MOS管加电阻的原理

我们经常会听到在MOSFET栅极前增加一个电阻。那么，为什么要增加这个电阻，进一步地来讲，为什么要增加一个100Ω电阻? 在MOSFET的栅极前增加一个电阻?从本质上来讲，MOS管工作时栅极上并不需要串联任何电阻。还有一种情况，也就是MOS管栅极存在的寄生电容。一般为了加快MOS管导通和截止的速度，降低其导通和截止过程中的产生损耗，栅极上的等效电阻是应该越小越好，最好为0。

但我们却经常会看到关于MOSFET的电路中，栅极前串联着一个电阻。如下图：

那为什么要串联这个电阻呢? 在开关状态下，通常解释就是为了防止MOSFET在开关过程中会产生震荡波形，因为这会增加MOSFET开关损耗，不仅如此，如果震荡过大，还会引起MOS管被击穿。再进一步讲，为什么电阻是100Ω呢? 我在网上看到一个仿真试验，实验在MOSFET电路中的栅极串联电阻R3，分别对它取1欧姆，10欧姆，50欧姆进行仿真实验： a. 当R3为1欧姆时，输出电压Vds上出现高频震荡信号。 b. 当R3为10欧姆时，输出电压Vds的高频震荡信号明显被衰减。 c. 当R3为50欧姆时，输出电压Vds的上升沿变得缓慢。其栅极电压上，因为漏极-栅极之间的米勒电容效应引发了台阶。此时对应的MOS管的功耗大大增加。 简单来说，如果它的取值小了，就会引起输出振铃，如果大了就会增加MOS管的开关过渡时间，从而增加其功耗。 是不是看到这里，还是不太清楚选值为100Ω的作用在哪里?我们以上面提到的开关震荡再进深一步探讨。这是一张MOSFET的驱动电路图：

功率MOS管的驱动电路中会分布各种电感，例如图中的L，它们与MOSFET的Cgd, Cge会形成谐振电路：对开关驱动信号中的高频谐波分量产生谐振，进而引起功率管输出电压的波动。 MOS管的栅极串联电阻Rg，会增大MOS管驱动回路中的损耗，然后降低谐振回路的Q值，使得电感与电容谐振现象快速衰减。 在这里我们可以理解到，MOS管栅极上所串联的电阻，是根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定。 这跟我们上面提到阻值影响相关的，下面会详细提到：

如上图，当Rg值比较小时，驱动电压上冲会比较高，震荡较多，L(电感)越大也越明显，此时会对MOSFET及其他器件性能产生一定影响。 此外，驱动电流的峰值也比较大，但是一般情况下，IC的驱动电流输出能力是有一定限制的。 当阻值过大时，实际驱动电流达到IC输出的最大值时，IC输出就相当于一个恒流源，会对Cgs线性充电，驱动电压波形的上升率会变慢。 而驱动波形上升比较慢的话，如果MOSFET有较大电流通过时就有不利影响。 可以得出，阻值过大过小都是对MOSFET驱动电路产生一定不利影响的，而如何确定出合适的阻值，一般是根据管子的电流容量和电压额定值以及开关频率，来选取Rg的数值。

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